KR20200098816A - 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템 및 방법 - Google Patents

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박만재
이중우
배진근
이명원
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현대자동차주식회사
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Abstract

배터리; 상기 배터리로 충전 전류를 제공하는 충전기; 및 상기 배터리의 충전 상태 및 온도에 따른 방치 열화 영향도를 저장한 방치 열화맵을 저장하며, 상기 방치 열화맵에서, 온도를 실측한 온도 측정값에 해당하는 충전 상태 별 열화 영향도 중 사전 설정된 기준 열화 영향도에 대응하는 열화 영향도를 갖는 충전 상태를 찾아 충전 상태 목표값으로 설정하고, 상기 배터리의 충전 상태가 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 이 될 때까지 충전 전류를 제공하도록 상기 충전기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템이 개시된다.

Description

방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CHARGING BATTERY CONSIDERING DETERIORATION BY NEGLECT}
본 발명은 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 예약 충전 시 배터리 방치에 의한 열화 발생을 최소화할 수 있는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
순수 전기차 또는 플러그인 하이브리드 차량은, 차량 동력을 발생시키는 전동기에 제공하기 위한 에너지를 저장하는 배터리를 외부 전력으로 충전할 필요가 있다. 주로 배터리의 충전은 차량이 운행하지 않는 주차 상태에서 전기 요금이 저렴한 시간에 충전이 수행되도록 하는 예약 충전 방식이 적용되고 있다.
한편, 배터리는 충방전이 이루어지지 않는 방치 상태에서 열화되는 특성(이하, '방치 열화'라 함)을 갖는다. 주로 배터리는 높은 충전 상태(State Of Charge: SOC)이거나 배터리의 온도가 높은 경우 방치 열화가 더 크게 나타난다.
따라서, 차량의 배터리를 예약 충전 시 초기에 충전이 이루어져 배터리의 충전 상태가 높아지게 되면, 배터리가 높은 충전 상태로 장시간 방치되어 방치 열화가 크게 발생할 수 있게 된다. 방치 열화를 줄이고자 예약 충전의 말기에 배터리를 충전하게 되면, 예약 시간이 종료하기 전에 급하게 차량을 운행하여야 하는 경우에 배터리 충전량이 부족하여 차량을 사용할 수 없는 상황이 발생할 수도 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2017-0067560 A KR 10-2013-0064308 A
이에 본 발명은, 차량 배터리의 예약 충전 시 배터리의 방치 열화를 최소화 하며, 그와 동시에 배터리의 충전 상태를 일정 수준 유지하여 예약 충전 종료 이전에도 차량을 운행이 가능한 상태가 될 수 있게 하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
배터리;
상기 배터리로 충전 전류를 제공하는 충전기; 및
상기 배터리의 충전 상태 및 온도에 따른 방치 열화 영향도를 저장한 방치 열화맵을 저장하며, 상기 방치 열화맵에서, 온도를 실측한 온도 측정값에 해당하는 충전 상태 별 열화 영향도 중 사전 설정된 기준 열화 영향도에 대응하는 열화 영향도를 갖는 충전 상태를 찾아 충전 상태 목표값으로 설정하고, 상기 배터리의 충전 상태가 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 이 될 때까지 충전 전류를 제공하도록 상기 충전기를 제어하는 컨트롤러;
를 포함하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 방치 열화맵은 상기 기준 열화 영향도를 기준으로 상기 배터리의 충전 상태 및 온도 별 방치 열화의 상대적인 수치를 기재한 데이터 일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기준 열화 영향도는, 상기 배터리가 정상적으로 관리될 수 있는 범위 내에서 최대 방치 열화가 이루지는 충전 상태 및 온도에서 선정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리의 충전 상태를 측정한 충전 상태 측정값과 상기 충전 상태 목표값을 비교하고, 상기 충전 상태 측정값 보다 상기 충전 상태 목표값이 더 큰 경우 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 상기 충전기를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 상기 배터리가 충전된 이후 또는 상기 충전 상태 측정값이 충전 상태 목표값보다 큰 것으로 판단된 경우, 상기 배터리의 충전 상태 측정값, 상기 배터리의 용량, 사전 설정된 상기 배터리의 최종 목표 충전 상태 및 상기 충전기에서 상기 배터리로 제공되는 충전 전류의 크기에 기반하여 잔여 충전 예상 시간을 연산하고, 상기 잔여 충전 예상 시간과 사전 설정된 충전 종료 시간을 기반으로 상기 배터리의 충전 상태가 상기 최종 목표 충전 상태가 되도록 상기 충전기를 제어할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
배터리의 예약 충전이 개시되는 경우, 상기 배터리의 충전 상태와 온도를 측정하는 단계;
상기 배터리의 충전 상태 및 온도에 따른 방치 열화 영향도를 저장한 방치 열화맵에서, 상기 측정하는 단계에서 측정된 온도 측정값에 해당하는 충전 상태 별 열화 영향도 중 사전 설정된 기준 열화 영향도에 대응하는 열화 영향도를 갖는 충전 상태를 찾아 충전 상태 목표값으로 설정하는 단계;
상기 측정하는 단계에서 측정된 충전 상태 측정값과 상기 충전 상태 목표값을 비교하는 단계; 및
상기 충전 상태 측정값 보다 상기 충전 상태 목표값이 더 큰 경우 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 상기 배터리를 충전하는 단계;
를 포함하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 방치 열화맵은 상기 기준 열화 영향도를 기준으로 상기 배터리의 충전 상태 및 온도 별 방치 열화의 상대적인 수치를 기재한 데이터 맵일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기준 열화 영향도는, 상기 배터리가 정상적으로 관리될 수 있는 범위 내에서 최대 방치 열화가 이루지는 충전 상태 및 온도에서 선정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 충전하는 단계에서 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 상기 배터리의 충전이 이루어진 이후 또는 상기 비교하는 단계에서 상기 충전 상태 측정값이 상기 충전 상태 목표값보다 큰 것으로 판단된 경우, 상기 배터리의 충전 상태 측정값, 상기 배터리의 용량, 상기 예약 충전에 대해 사전 설정된 최종 목표 충전 상태 및 상기 배터리로 제공되는 충전 전류의 크기에 기반하여 잔여 충전 예상 시간을 연산하는 단계; 및 상기 잔여 충전 예상 시간과 상기 예약 충전에 대해 사전 설정된 예약 충전 종료 시간을 기반하여 잔여 충전을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템 및 방법에 따르면, 예약 충전이 개시되면 방치 열화를 일정 수준 이하로 유지할 수 있는 가장 큰 충전 상태까지 우선적으로 배터리를 먼저 충전하므로, 예약 충전 시 배터리의 방치 열화를 최소함과 동시에 예약 충전이 종료되지 않은 상태에서 긴급한 차량 운행을 하는 경우에도 차량 운행이 가능한 배터리의 충전 상태를 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템을 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 배터리의 충전 상태에 따른 방치 열화 특성의 예를 도시한 그래프이다.
도 3은 배터리의 온도에 따른 방치 열화 특성의 예를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템 및 방법에 적용되는 방치 열화맵의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방치 열화를 고려한 배터리 충전 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시형태에 따른 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템 및 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템을 도시한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템은, 배터리(10)와, 배터리(10)로 충전 전류를 제공하는 충전기(20) 및 방치 열화를 고려한 충전 상태 목표값을 도출하고, 배터리(10)의 충전 상태가 충전 상태 목표값이 될 때까지 충전 전류를 제공하도록 충전기(20)를 제어하는 컨트롤러(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리(10)는 전기 에너지를 저장하는 장치이다. 전기차 또는 플러그인 하이브리드 차량의 경우 배터리(10)는 차량의 구동휠에 회전력을 제공하는 모터로 전력을 공급하는 배터리가 될 수 있다. 배터리(10)는 충전기(20)에 의해 제공되는 충전 전류에 의해 충전될 수 있다.
충전기(20)는 충전 요구가 있는 경우 배터리(10)로 충전 전류를 제공할 수 있다. 충전기(20)는 차량의 충전 플러그로 직접 직류 전력을 공급하여 신속하게 배터리(10)의 충전이 이루어지게 하는 급속 충전기 또는 차량 내에 탑재되어 차량의 충전 플러그로 입력 받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환한 후 배터리(10)로 공급하여 완속 충전이 이루어질 수 있게 하는 차량 탑재형 충전기(On Board Charger: OBC)가 될 수 있다.
충전기(20)는 컨트롤러(30)에 의해 배터리(10)로 제공되는 충전 전류의 크기 및 제공 시간이 제어될 수 있다.
컨트롤러(30)는 전기차 또는 플러그인 하이브리드 차량의 경우 배터리(10)의 유지, 충전 등을 관리하기 위한 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS) 또는 그 상위 제어기로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 컨트롤러(30)는 배터리(10)의 충전 상태 및 온도에 따른 방치 열화의 영향도를 저장한 방치 열화맵(31)을 저장할 수 있다.
배터리(10)는 충방전이 이루어지지 않는 방치 상태에서 열화가 진행될 수 있다. 이러한 배터리(10)의 방치 열화는 배터리(10)의 충전 상태와 배터리(10)의 온도에 영향을 받는다.
도 2는 배터리의 충전 상태에 따른 방치 열화 특성의 예를 도시한 그래프이고, 도 3은 배터리의 온도에 따른 방치 열화 특성의 예를 도시한 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일정한 온도에서 배터리의 충전 상태에 따른 방치 열화를 측정한 결과, 배터리의 충전 상태가 높을수록 더 크게 열화됨을 확인할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 일정한 충전 상태에서 배터리의 온도에 따른 방치 열화를 측정한 결과, 배터리의 온도가 높을수록 더 크게 열화됨을 확인할 수 있다.
이와 같은 배터리의 방치 열화 특성은 배터리의 단위 셀을 구성하는 조성에 따라 차이가 있을 수 있으나 대게 그 경향성은 일치한다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같은 결과를 고려하여, 차량의 개발 단계에서 차량에 적용되는 배터리의 충전 상태 및 온도에 따른 방치 열화 특성을 측정하고 그 영향도를 데이터 맵으로 작성할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)에 저장된 방치 열화맵은 배터리의 충전 상태 및 온도에 따른 방치 열화의 영향도를 저장한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템 및 방법에 적용되는 방치 열화맵의 예를 도시한 도면이다.
도 4에 예로서 도시된 방치 열화맵은 배터리의 충전 상태와 온도에 따라서 동일 시간 방치될 때의 열화 영향도를 수치화한 데이터 맵이다. 더욱 상세하게, 도 4에 도시된 방치 열화맵은, 임의의 배터리 충전 상태 및 온도(충전 상태가 50 %이고 온도가 20 ℃)에서의 방치 열화량을 기준 열화 영향도(그 값이 '1')로 선정하고, 이를 기준으로 배터리의 충전 상태 및 온도 별 방치 열화의 상대적인 수치를 기재한 데이터 맵이다. 기준 열화 영향도로 결정되는 충전 상태 및 온도는 배터리(배터리 셀)의 특성 또는 배터리 내구 열화 보증 특성 등에 따라 선택적으로 적용 가능하다. 즉, 기준 열화 영향도는 배터리의 특성이나 보증 특성을 감안하여 배터리가 정상적으로 관리될 수 있는 범위 내에서 최대 방치 열화가 이루지는 충전 상태 및 온도에서 선정될 수 있다.
도 4에서 기준 열화 영향도 보다 작은 값을 갖는 구간은 방치에 의한 열화도가 비교적 작은 구간으로 판단할 수 있다. 따라서, 특정 배터리 온도에서 기준 열화 영향도에 대응되는 수준을 나타내는 충전 상태까지 충전을 하더라도 배터리의 방치 열화도는 양호한 수준으로 유지될 수 있다.
즉, 배터리의 방치 열화도를 고려할 때, 도 4에서 각 온도별로 기준 열화 영향도('1')에 대응되거나 그 미만인 열화 영향도를 갖는 충전 상태로 충전하는 경우 방치 열화가 적게 발생할 수 있으며, 최대로는 기준 열화 영향도('1')에 대응되는 방치 열화도를 갖는 충전 상태까지 충전이 가능하게 된다. 예를 들어, 배터리의 온도가 0 ℃인 경우에는 열화 영향도가 1.05인 충전 상태인 65% 수준으로 배터리를 충전하더라도 방치 열화도를 양호한 수준으로 유지할 수 있게 된다. 또한, 배터리의 온도가 30 ℃인 경우에는 열화 영향도가 1.05인 충전 상태인 35% 수준으로 배터리를 충전하더라도 방치 열화도를 양호한 수준으로 유지할 수 있게 된다.
컨트롤러(30)는 배터리의 예약 충전이 개시되면, 배터리(10)의 온도를 실측한 온도 측정값을 입력 받고 도 4에 도시된 것과 같은 방치 열화맵(31)을 읽어 들인다. 이어, 컨트롤러(30)는 온도 측정값에 해당하는 배터리 충전 상태 별 열화 영향도 중 사전 설정된 값, 즉 기준 열화 영향도에 대응되는 열화 영향도를 갖는 충전 상태를 방치 열화맵(31)에서 찾아 충전 상태 목표값으로 설정하고 이 충전 상태 목표값까지 배터리(10)가 충전될 수 있도록 충전기(20)를 제어할 수 있다.
컨트롤러(30)에 의해 이루어지는 더욱 다양한 배터리 충전 기법에 대해서는 후술하는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법에 대한 설명을 통해 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방치 열화를 고려한 배터리 충전 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 차량 배터리(10)의 예약 충전이 개시되면, 컨트롤러(30)는 배터리(10)의 충전 상태와 온도를 실측한 측정값을 입력 받을 수 있다(S11).
차량 배터리(10)의 예약 충전은 당 기술 분야에 알려진 다양한 방식으로 실시될 수 있다. 통상적으로 예약 충전은 차량에 구비된 충전용 소켓에 충전 케이블을 연결한 후, 운전자가 원하는 충전량이나 충전 완료 시 도달하고자 하는 최종 충전 상태 목표값과, 이후 운행 개시 시각 등을 설정함에 의해 예약 충전이 설정될 수 있다. 본 발명의 여러 실시형태에서는, 운전자가 예약 충전에 필요한 정보들을 입력하여 예약 충전 설정을 완료하고 예약 충전 실시를 위한 입력을 차량 제어기에 제공한 시점부터 예약 충전이 개시되는 것으로 간주한다.
단계(S11)에서는 방치 열화를 방지하기 위한 충전이 필요한지 판단하기 위해 필요한 정보인 배터리(10)의 충전 상태 및 온도를 실측하고 컨트롤러(30)가 그 측정값을 제공받는 단계이다. 여기서, 배터리(10)의 충전 상태는, 도시하지 않았지만 배터리(10)에 설치된 지능형 배터리 센서(Intelligent Battery Sensor: IBS) 등에 의해 연산되거나, 컨트롤러(30)가 배터리(10)의 전압, 전류 및 온도 등의 측정값을 입력 받아 고려하여 연산할 수도 있다. 물론, 전압, 전류 및 온도 등은 배터리에 설치된 해당 물리량을 검출하는 센서들에 의해 측정될 수 있다.
이어, 컨트롤러(30)는 저장한 방치 열화맵(31)을 읽어 들이고, 방치 열화맵(31)에서 온도 측정값에 해당하는 충전 상태 별 열화 영향도 중 사전 설정된 기준 열화 영향도에 대응되는 열화 영향도를 갖는 충전 상태를 찾아 충전 상태 목표값으로 설정할 수 있다(S12).
이어, 컨트롤러(30)는 단계(S11)에서 제공 받은 배터리(10)의 충전 상태와 단계(S12)에서 설정된 충전 상태 목표값을 서로 비교할 수 있다(S13).
단계(S13)의 비교 결과, 충전 상태 측정값 보다 충전 상태 목표값이 더 큰 경우, 컨트롤러(30)는 배터리(10)의 충전 상태가 충전 상태 목표값에 이를 때까지 충전 전류를 배터리(10)에 공급하도록 충전기(20)를 제어할 수 있다(S14). 전술한 것과 같이, 충전 상태 목표값은 사전에 배터리(10)의 방치 열화 특성을 고려하여 방치 열화를 무시할 수 있는 수준의 배터리 충전 상태에 해당한다. 즉, 단계(S4)에서 컨트롤러(30)는 배터리(10)를 방치 열화가 매우 작은 수준에서 허용되는 최대 충전 상태가 되도록 배터리(10)를 충전할 수 있다.
이에 따라, 배터리(10)는 방치 열화를 최소화 하면서도 설정된 예약 충전이 종료되기 이전 차량이 운행될 수 있는 수준의 충전 상태를 유지할 수 있게 된다.
단계(S14)에서 충전 상태 목표값에 해당하는 수준까지 배터리(10)의 충전이 이루어진 이후 또는 단계(S13)에서 충전 상태 측정값이 충전 상태 목표값보다 큰 것으로 판단된 경우, 컨트롤러(30)는 배터리(10)의 충전 상태, 배터리(10)의 용량, 배터리의 예약 충전 시 설정된 최종 목표 충전 상태 및 충전기(20)에서 배터리(10)로 제공되는 충전 전류의 크기에 따라 잔여 충전 예상 시간을 연산할 수 있다(S15). 즉, 본 발명의 여러 실시형태는, 예약 충전이 개시되면 방치 열화를 최소화할 수 있는 최대 충전 상태로 배터리를 우선 예약하고(S14), 그 이후 잔여 충전 예상 시간을 연산하고 이 잔여 충전 예상 시간에 맞추어 최종적으로 배터리 충전을 수행함으로써 예약 충전을 완료하게 되는 것이다.
잔여 충전 예상 시간은, 배터리의 용량을 기반으로 현재 충전 상태 및 최종 목표 충전 상태(예를 들어, 만충전의 경우 100 %)의 차에 해당하는 충전량(단위는 Ah)을 연산하고 연산된 충전량에 충전기(20)에서 제공되는 전류의 크기(단위는 A)를 나눔으로써 연산될 수 있다.
이어, 컨트롤러(30)는 잔여 충전 예상 시간과 설정된 예약 충전 종료 시간을 고려하여 적절한 시각에 충전기(20)를 제어하여 잔여 충전을 수행함으로써(S16) 차량 배터리(10)의 예약 충전이 종료될 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 배터리 20: 충전기
30: 컨트롤러 31: 방치 열화맵

Claims (9)

  1. 배터리;
    상기 배터리로 충전 전류를 제공하는 충전기; 및
    상기 배터리의 충전 상태 및 온도에 따른 방치 열화 영향도를 저장한 방치 열화맵을 저장하며, 상기 방치 열화맵에서, 온도를 실측한 온도 측정값에 해당하는 충전 상태 별 열화 영향도 중 사전 설정된 기준 열화 영향도에 대응하는 열화 영향도를 갖는 충전 상태를 찾아 충전 상태 목표값으로 설정하고, 상기 배터리의 충전 상태가 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 이 될 때까지 충전 전류를 제공하도록 상기 충전기를 제어하는 컨트롤러;
    를 포함하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 방치 열화맵은 상기 기준 열화 영향도를 기준으로 상기 배터리의 충전 상태 및 온도 별 방치 열화의 상대적인 수치를 기재한 데이터 맵인 것을 특징으로 하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기준 열화 영향도는, 상기 배터리가 정상적으로 관리될 수 있는 범위 내에서 최대 방치 열화가 이루지는 충전 상태 및 온도에서 선정되는 것을 특징으로 하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 배터리의 충전 상태를 측정한 충전 상태 측정값과 상기 충전 상태 목표값을 비교하고, 상기 충전 상태 측정값 보다 상기 충전 상태 목표값이 더 큰 경우 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 상기 충전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 상기 배터리가 충전된 이후 또는 상기 충전 상태 측정값이 충전 상태 목표값보다 큰 것으로 판단된 경우, 상기 배터리의 충전 상태 측정값, 상기 배터리의 용량, 사전 설정된 상기 배터리의 최종 목표 충전 상태 및 상기 충전기에서 상기 배터리로 제공되는 충전 전류의 크기에 기반하여 잔여 충전 예상 시간을 연산하고, 상기 잔여 충전 예상 시간과 사전 설정된 충전 종료 시간을 기반으로 상기 배터리의 충전 상태가 상기 최종 목표 충전 상태가 되도록 상기 충전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 시스템.
  6. 배터리의 예약 충전이 개시되는 경우, 상기 배터리의 충전 상태와 온도를 측정하는 단계;
    상기 배터리의 충전 상태 및 온도에 따른 방치 열화 영향도를 저장한 방치 열화맵에서, 상기 측정하는 단계에서 측정된 온도 측정값에 해당하는 충전 상태 별 열화 영향도 중 사전 설정된 기준 열화 영향도에 대응하는 열화 영향도를 갖는 충전 상태를 찾아 충전 상태 목표값으로 설정하는 단계;
    상기 측정하는 단계에서 측정된 충전 상태 측정값과 상기 충전 상태 목표값을 비교하는 단계; 및
    상기 충전 상태 측정값 보다 상기 충전 상태 목표값이 더 큰 경우 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 상기 배터리를 충전하는 단계;
    를 포함하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 방치 열화맵은 상기 기준 열화 영향도를 기준으로 상기 배터리의 충전 상태 및 온도 별 방치 열화의 상대적인 수치를 기재한 데이터 맵인 것을 특징으로 하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 방법.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 기준 열화 영향도는, 상기 배터리가 정상적으로 관리될 수 있는 범위 내에서 최대 방치 열화가 이루지는 충전 상태 및 온도에서 선정되는 것을 특징으로 하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 충전하는 단계에서 상기 충전 상태 목표값에 해당하는 충전 상태가 되도록 상기 배터리의 충전이 이루어진 이후 또는 상기 비교하는 단계에서 상기 충전 상태 측정값이 상기 충전 상태 목표값보다 큰 것으로 판단된 경우, 상기 배터리의 충전 상태 측정값, 상기 배터리의 용량, 상기 예약 충전에 대해 사전 설정된 최종 목표 충전 상태 및 상기 배터리로 제공되는 충전 전류의 크기에 기반하여 잔여 충전 예상 시간을 연산하는 단계; 및
    상기 잔여 충전 예상 시간과 상기 예약 충전에 대해 사전 설정된 예약 충전 종료 시간을 기반하여 잔여 충전을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방치 열화를 고려한 배터리 충전 방법.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130064308A (ko) 2011-12-08 2013-06-18 현대자동차주식회사 차량의 고전압배터리 열화 판정 방법
KR20170067560A (ko) 2015-12-08 2017-06-16 현대자동차주식회사 차량의 고전압배터리 열화 판정 방법

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